CN1244907A

CN1244907A - 传动装置

Info

Publication number: CN1244907A
Application number: CN 97199555
Authority: CN
Inventors: 威廉·J·哈钦斯; 斯蒂芬·L·马克尔; 戴维·J·恩格尔; 乔尔·S·伯格; 马林·D·舒特
Original assignee: General Signal Corp
Current assignee: SPX Corp
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 2000-02-16
Also published as: WO1998022301A2; WO1998022301A3; EP0935718A2; EP0935718A4; CA2271019A1

Abstract

该传动装置包括混和器齿轮箱装置,用于对中和夹持混和器轴和驱动轴的系统以及密封结构。该混和器齿轮箱装置运行时驱动混和器轴,它能够或在齿轮箱壳体的第一结合面上固定一台完整驱动电动机,与壳体内长横轴的第一端联轴运行,或替代地在齿轮箱壳体(4)的第二结合面上固定一台不完整驱动电动机,与该横轴的对端联轴运行。混和器驱动装置中用于自动地对中和刚性地夹持混和器轴的系统包括一根空心套轴,它的轴向孔中段为第一直径,从中段向轴端直径线性递增,轴向孔在中段两侧形成一对反向的锥形段。表面光滑的圆柱形混和器轴插入套轴孔内,拧紧柱形的递变直径上下锁合装置,混和器轴被夹住,锁合装置能沿混和器轴滑动,外表面为锥形,与套轴孔的上下锥形段配合。轴的迷宫式密封防止液体经旋转结合处泄漏,特别是防止齿轮润滑油从混和器驱动装置漏向混和料内。

Description

传动装置

本发明涉及驱动混和器轴的驱动装置，更具体地说涉及把电动机与混和器轴运行地连接的齿轮箱装置，最具体地说涉及这样一种齿轮箱装置，两类电动机中的任何一类电动机可以被替换地连接到单个齿轮箱上两个不同的指定位置。

通常，用于转动混和器轴的驱动装置用一个笨重的铸造壳体，内装包括齿轮组在内的力矩传动装置，齿轮装在一根或多根旋转轴上，该齿轮组可以把装在壳体上的电动机输出轴的力矩传递到一根可旋转的套轴上，套轴有轴向孔，用于插入和夹持混和器轴。套轴可能装有环形赤道齿轮，也称为大齿轮，并被该齿轮驱动，它是齿轮组中的末端齿轮。

齿轮组中各齿轮的轴可基本平行于套轴的轴，电动机则装在齿轮箱或壳体的顶上。这种布置(称为“垂直布置”)导致驱动装置比较高，这在混和器上方净高有限的场合可能是不适用的。

另外，齿轮组中各齿轮的轴也可基本垂直于套轴的轴和混和器轴，使电动机可以装到壳体的侧面，因此降低了驱动装置的总高(称为“水平布置”)，大齿轮和驱动它的小齿轮是斜切齿轮。例如见美国专利4,198,373和5,501,117。

水平驱动装置一般用完整电动机。所谓“完整”这里是指电动机壳体中有一对轴承在驱动轴的对端附近或对端处支撑该轴的电动机，这种电动机不需要其它设备提供机械完整性便可独立运行。电动机壳体的一端可能有一个一体的法兰，利用法兰可以把电动机用螺栓直接固定到齿轮箱上或从齿轮箱上伸出的支座上，例如NEMA(美国国家电气制造商协会)C面电动机。大型电动机可能要装在专用的或附加的基座上，以便尽可能减小或重新分配齿轮箱壳体上的载荷。电动机轴可以用任何传统的联轴节与齿轮组的输入轴连接。

用传统方法把标准电动机连接到齿轮箱所需的上述部件会显著增加混和器装置的费用和重量，而这两者都是不希望的。在已知的取代配置中，提供了一种齿轮箱，它有一个结合面专门构造成安装不完整电动机，可以省掉联轴节和电动机支座，以及一个电动机轴承和一个轴轴承。这里所说的“不完整”电动机是指电动机只有一个轴承支撑于电动机轴的远端，因此，它要依靠附属的，例如齿轮箱之类的装置才能运行。在这个实施例中，电动机轴的近端经过加工，用螺栓与齿轮组中小齿轮的轴配合并连成一体，连接后的整体轴由电动机远端轴承和小齿轮轴的轴承支撑。这个取代配置，也称为一体化电动机装置可以显著降低混和器驱动装置的费用和重量。参见1969年3月25日授予Raso的美国专利3,434,366和1989年3月14日授予Henderson的美国专利4,811,616。

目前，购买混和器驱动装置必须在完整电动机技术与不完整电动机技术之间作出选择，因为不完整电动机不能直接替换完整电动机。例如，有大量标准NEMA电动机和备件库存的购买者可能不得不继续购买只配NEMA电动机的齿轮箱装置，不能获得一体化电动机配置带来的利益。另一方面，选择购买新的一体化电动机装置的制造商可能要带上两种配置的电动机和备件的清单，以备至少是比较长的过渡期之用，这可能是昂贵的，因而是不希望的。

因此，需要一种改进的混和器齿轮箱装置，它能以最小限度的改变即可替换地适应完整电动机或不完整电动机。

本发明的主要目的是提供一种改进的混和器齿轮箱装置，其中轴和齿轮的单一布置即可替换地或由完整电动机驱动，或由不完整电动机驱动。

本发明的另一个目的是提供一种改进的混和器齿轮箱装置，其中的横轴基本占了壳体的全部宽度，它可以替换地一端与完整电动机驱动轴配合，另一端与不完整电动机驱动轴配合。

本发明的再一个目的是提供一种改进的混和器齿轮箱装置，它有一个能替换地在其一个结合面上固定完整电动机安装法兰、在其另一个结合面上固定不完整电动机安装法兰的壳体。

本发明的再一个目的是提供一种改进的混和器齿轮箱装置，壳体内只有一个轴承的电动机与在齿轮箱内只有一个轴承的小齿轮轴相连接。

简单地说，根据本发明的改进型混和器齿轮箱装置包含一根套轴，它可旋转地设置于齿轮箱或壳体内的轴承内，用于插入和驱动混和器轴。壳体设有第一轴罩，它垂直于套轴，但与套轴不相交，第一轴罩穿过壳体上对侧的第一和第二壁。第一轴罩在壳体内对壁附近设有第一和第二轴承座，轴承座上至少保持一个轴承用于可旋转地支撑第一横轴，第一横轴的外端、邻近壳体第二壁处装有第一小齿轮。壳体还设有与第一轴罩平行、但与套轴相交的第二轴罩。第二轴罩设有用于旋转地支撑第二横轴的轴承座。第二横轴的外端设有与第一小齿轮驱动啮合的齿轮，其内端有斜切小齿轮与套轴上的环形赤道齿轮驱动啮合。因此，传动装置中第一轴的旋转经两次减速驱动套轴。

第一壳体壁的外表面上在第一轴罩第一端的周围设有连接盘和螺纹孔类部件，供安装完整电动机用，对侧的第二壳体壁的外表面上第一轴罩第二端的周围设有类似的连接设计，供安装不完整电动机用。

长的第一横轴由壳体内的第一和第二轴承支撑，轴的两端都从轴承伸出。轴的第一端穿出壳体壁，构造成适合与标准电动机联轴，例如用传统的联轴节。第一横轴的另一端构造成适合与不完整电动机联轴，例如用嵌套锥或其它已知的对中联轴方法。当完整电动机连接到长横轴的第一端时，对端伸出轴承处用第一平板盖住。同样，当轴与不完整电动机连接时，用盖子盖住轴的第一端。本发明的一个特点是：混和器驱动装置内的一根横轴可以替换地在第一端与完整电动机驱动轴连接，在另一端与不完整电动机驱动轴连接。本发明的另一个特点是：一个壳体和齿轮组可以替换地适应标准电动机和不完整电动机。

另外，当装置配置成连接不完整电动机时，可能要设置短的第一横轴，全长在壳体内，只用一个轴承，向外透过第二壳体壁直接与不完整电动机连接，盖板被省掉。轴罩的第一端在这种配置时未被第一横轴和轴承占用，用第二盖板盖住或塞住。如果混和器驱动装置的最终用途是只与一体化的不完整电动机配用，制造商可以只提供短的第一横轴，这样可以节省用户在轴和轴承方面的好多费用。

结合附图阅读以下的叙述，可以更清楚地了解本发明的上述目的、特点和优点，以及其中的一个较佳实施例。

图1是根据本发明的混和器驱动装置的第一配置的部分剖视立面视图，表示标准电动机经过支架装在齿轮箱的第一壁上，电动机轴经过联轴节与装置的长的第一横轴连接；和

图2是与图1相似的立面视图，表示根据本发明的混和器驱动装置的第二配置，其中不完整电动机直接装在齿轮箱的第二壁上，电动机轴用螺栓直接固定到短的第一横轴上。

图1表示了根据本发明的第一混和器驱动装置10，它包括一个齿轮箱或壳体12，壳体12支撑一台传统的完整电动机14，例如NEMA C-面电动机，用支架16和螺栓17固定到壳体的第一结合面15上。传统的弹性联轴节18把电动机轴20与第一横轴22同轴连接。横轴22设置于轴罩21内，可旋转地装在第一和第二横轴轴承24和26内，并从壳体12的第一结合面15上的开口23中伸出。在横轴22远离电动机的一端附近设有小齿轮28(图1上看不到)，可被横轴22驱动。平行于第一横轴22的第二横轴30可旋转地装在间接轴承32和34内，其外端装有齿轮36，与小齿轮28啮合。所谓“间接”是指齿轮装在轴上轴承外侧无支撑的悬臂部位。横轴22的对端27构造成可以选择与一台不完整电动机的轴连接，如下文参照图2叙述的短横轴那样。如图1所示，轴22和30以及齿轮28和36被板35所盖住，板35用螺栓37密封地固定在壳体12的第二结合面29上。板35形成齿轮箱的一端，保持齿轮箱内的润滑。

由空心套轴38组成的持轴架可旋转地设置于壳体12中的上下套轴轴承39和41内，套轴38的轴向基本垂直于第一和第二横轴的轴向。套轴38上设有环形的斜切赤道齿轮40，齿轮40与装在第二横轴30内端的斜切小齿轮42啮合，有驱动关系。因此，套轴38可由电动机14驱动(经齿轮二次减速)，进而转动同轴地刚性夹持于套轴内的混和器轴44。

图2表示根据本发明的第二混和器驱动装置46，他设有一台一体化不完整电动机14’，装置46中的许多零件与第一混和器驱动装置10中的零件相同，诸如：壳体12、横轴轴承26、小齿轮28、轴承32和34内的第二横轴30、驱动齿轮36、套轴38、赤道齿轮40、斜切小齿轮42和混和器轴44。开口23用压入塞48密封，以保持齿轮箱内的润滑油。设置于轴罩21内并支撑小齿轮28的第一横轴22’只用轴承26支承，省掉了装置10中的轴承24。板35也省掉了，在此位置用螺栓37装上了带有箱49和整体安装法兰50的不完整电动机14’。电动机14’称为“不完整”的，因为只在它的电动机轴20’的远端有一个远端轴承(图2中未画出)可旋转地支撑，因此，仅当其用上齿轮箱内的第二轴承件26时才能工作。横轴22’的外端设有阳锥形段54，它与不完整电动机轴20’端部的阴锥形段56同轴连接。电动机轴20’全长范围内设有轴向通孔58，其中的固定螺钉60拧入第一横轴22’端部的轴向孔62内，把轴22’与轴20’连接成一根同轴的可旋转件，用不完整电动机的远端轴承和齿轮箱轴承26支撑于两端，而无须再借助于一个联轴节。当然，任何已知的联轴机构在本发明的范围内是同样有用的。

因此，第二混和器驱动装置46与第一混和器驱动装置10相比，如上所述，由于用短的横轴22’取代了长的横轴22，由于用不完整电动机14’取代了完整电动机14因而省掉了轴承24和电动机的近端轴承以及传统电动机的支座和联轴节，显著减轻了重量，降低了制造成本，且比驱动装置10显著简化，所有驱动件都在一个公用的齿轮箱12内。当混和器驱动装置只与一体化不完整电动机配合使用时，装置46是较佳的实施例。

Claims

1.一种双递变直径锁合系统，用于同轴地对中和夹持设于混和器驱动套轴内的混和器轴，它包括：

a)套轴，它有轴向孔可插入混和器轴，所述孔包括有第一直径的圆柱形中段以及直径从所述中段向所述孔的一端递增的第一段和直径从所述中段向所述孔的另一端递增的第二段；

b)第一递变直径锁合装置，它有可插入混和器轴的圆柱形孔和与所述孔同心的、轴向递变直径的外表面，形成与所述套轴内的所述第一递变直径段基本一致的第一递变直径面；

c)第二递变直径锁合装置，它有可插入混和器轴的圆柱形孔和与所述孔同心的、轴向递变直径的外表面，形成与所述套轴内的所述第二递变直径段基本一致的第二递变直径面，至少所述第一和第二递变直径锁合装置之一包括一个圆形折边，它径向伸展至少超过所述套轴孔所述端的一部分，而且至少所述第一和第二递变直径锁合装置之一伸出所述套轴孔的对应端；

d)对所述套轴把所述第一递变直径锁合装置推向第二递变直径锁合装置作出反应的第一方法；以及

e)对所述套轴把所述第二递变直径锁合装置推向第一递变直径锁合装置作出反应的第二方法，至少对推力作出反应的所述第一和第二方法之一包括一个装在所述套轴一端的可拆环，所述环和所述递变直径锁合装置上的所述环形折边有多个装螺钉的孔，环上的孔带螺纹，折边和环空间上分开，拧紧所述螺钉经过所述环把所述递变直径锁合装置推入所述套轴孔内。

2.根据权利要求1的系统，其中至少第一和第二加载方法之一包括一块在所述第一和第二递变直径锁合装置之一外侧并与其接触的横板，多个螺钉穿过所述横板拧入所述套轴内的螺纹孔，拧紧所述螺钉使所述横板把所述递变直径锁合装置推入所述套轴孔。

3.根据权利要求1的系统，其中所述套轴孔内的所述第一递变直径段是锥形的。

4.根据权利要求1的系统，其中所述套轴孔内的所述第二递变直径段是锥形的。

5.根据权利要求1的系统，其中所述第一递变直径锁合装置的所述第一递变直径外表面是锥形的。

6.根据权利要求1的系统，其中所述第二递变直径锁合装置的所述第二递变直径外表面是锥形的。

7.根据权利要求1的系统，其中所述套轴孔内的所述第一递变直径段的递变直径角与所述第一递变直径锁合装置的所述外表面的递变直径角基本相同。

8.根据权利要求1的系统，其中所述套轴孔内的所述第二递变直径段的递变直径角与所述第二递变直径锁合装置的所述外表面的递变直径角基本相同。

9.根据权利要求1的系统，其中所述可拆环是套轴的轴承保持架。

10.根据权利要求1的系统，它还包括设置于所述套轴孔内键槽内的键。

11.一种自动成形的迷宫式密封，用于防止液体穿过有静止件和可旋转件的旋转连接处泄漏，它包括：

a)第一密封件，它有一个轴向圆面，所述第一密封件具有第一硬度，装在所述静止件和可旋转件中之一件上；以及

b)第二密封件，它装在所述静止件和可旋转件中之另一件上，它有一个径向部分支撑一个圆柱形的轴向部分，该部分与所述第一密封件上所述圆面接触，所述径向部分发生轴向变形变成一个弹簧，使所述圆柱形部分压在所述圆面上，所述圆柱形部分具有第二硬度，且所述第二硬度大于所述第一硬度。

12.根据权利要求1的密封，其中所述第一密封件装在所述静止件上，所述第二密封件装在所述可旋转件上。

13.根据权利要求1的密封，其中所述第一密封件装在所述可旋转件上，所述第二密封件装在所述静止件上。

14.根据权利要求2的密封，其中所述轴向圆环形成于混和器驱动齿轮箱壳体的一个面上，所述径向环形部分有一个中心孔用于密封地插入混和器驱动套轴。

15.根据权利要求1的密封，其中所述弹簧变形在0.003英寸至0.050英寸之间。

16.一种迷宫式密封，用于防止液体穿过有静止件和可旋转件的旋转连接处泄漏，所述迷宫包括：

a)第一密封件，它有一个轴向圆面，所述第一密封件具有第一硬度，装在所述静止件和可旋转件中之一件上，且在所述圆面上有圆槽；以及

b)第二密封件，它装在所述静止件和可旋转件中之另一件上，它有一个径向部分支撑一个设置于所述圆槽内的圆柱形轴向部分，形成所述迷宫。

17.一种用于防止液体穿过有静止件和可旋转件的旋转连接处泄漏的迷宫式密封的成形方法，它包括以下步骤：

a)提供第一密封件，它有一个轴向圆面，所述第一密封件具有第一硬度，装在所述静止件和可旋转件中之一件上；

b)提供第二密封件，它装在所述静止件和旋转件中之另一件上，它有一个径向部分支撑一个圆柱形的轴向部分，该部分的下缘与所述第一密封件上所述圆面一开始就是接触的，所述圆柱形部分具有第二硬度，且所述第二硬度大于所述第一硬度；

c)所述径向部分发生轴向变形变成一个弹簧，使所述圆柱形部分压在所述圆面上；以及

d)旋转所述可旋转件在所述静止件上划过，使所述圆柱形部分具有更高的硬度，切割所述圆面并在所述硬度较低的圆面上形成一个压配合的槽，此后，所述圆柱形部分和所述压配合的槽形成迷宫式密封，防止液体穿过旋转连接处泄漏。

18.一种驱动混和器轴的混和器齿轮箱装置，它包括：

a)壳体，它构造成可替换地、提供支撑地在其第一结合面上安装一台完整电动机，和在其第二结合面上安装一台不完整电动机；

b)第一横轴，它设置于所述壳体内的第一轴罩内，所述轴罩延伸于所述第一结合面与所述第二结合面之间；

c)设置于所述第一横轴上的第一小齿轮；

d)设置于所述壳体内的第二横轴；

e)第一驱动齿轮，设置于所述第二横轴上，与所述第一小齿轮啮合；

f)套轴，可旋转地设置于所述壳体内，用于夹持和转动混和器轴；

g)设置于所述套轴上的套轴齿轮；以及

h)设置于所述第二横轴上、与所述套轴齿轮啮合的第二小齿轮。

19.根据权利要求18的装置，其中第一横轴可旋转地装于所述壳体内的多个轴承内，在所述第一轴罩的几乎全长范围内伸展。

20.根据权利要求18的装置，其中所述第一横轴还包括：

a)第一端，构造成与完整驱动电动机的驱动轴配合；以及

b)对侧的第二端，构造成与不完整驱动电动机的驱动轴配合。

21.根据权利要求18的装置，其中所述第一横轴可旋转地装于所述壳体内的单一轴承内。

22.根据权利要求18的装置，其中所述壳体可以可替换地装入可旋转地装在所述第一轴罩内第一轴承和空间上分离的第二轴承内的第一横轴，或可旋转地装在所述第一轴罩内单一轴承内的第一横轴。

23.根据权利要求18的装置，其中所述第二小齿轮和套轴齿轮都是斜切的。

24.根据权利要求18的装置，其中所述第一横轴的一端设有可与不完整电动机轴配合的配合段。

25.用于混和器驱动装置的壳体，它包括：

a)第一外结合面，构造成安装完整驱动电动机；以及

b)对侧的第二外结合面，构造成安装不完整驱动电动机。

26.支撑混和器驱动装置内齿轮的横轴，它包括：

a)所述横轴的第一端，构造成与完整驱动电动机的驱动轴配合；以及

b)所述横轴的第二对端，构造成与不完整驱动电动机的驱动轴配合。